JPH0229938B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガスタービンエンジンの環型燃焼器に
係り、より詳細には環型燃焼器の前端部に配置さ
れる燃料ノズルをシールするための燃料ノズルガ
イドに係る。

ガスタービンエンジンの技術分野に於ては周知
の如く、エンジン構成要素の耐久性は極めて重要
である。というのは、エンジン構成要素の耐久性
が高いとその修理や交換に必要な航空機の運航中
止をする必要性が少なく、従つてそれに伴う経済
的犠牲を払うことなく長期間エンジンを運転する
ことができるからである。従つて苛酷な環境にも
耐え得るエンジン構成要素を開発することが常に
重要な関心事である。エンジンのうち特にこれま
で厄介な問題を引起していたのは、燃焼器の一定
領域、特に燃料ノズルが燃焼器のライナ壁に取付
けられている部分である。燃料ノズルは燃料ノズ
ルガイドによつて環型燃焼器の前端部に支持され
ており、該燃料ノズルガイドは異常な高い熱応力
に曝されるため従来より保守上の問題を有してい
た。従来技術によるこれらの構成要素は、上述の
問題を有するため本来の寿命より短い寿命しか有
していなかつた。

この点に関して本願発明者等は、熱シールドを
燃料ノズルガイドと一体的に形成し燃料ノズルが
燃焼器に対して相対的に移動し得るよう燃焼器ラ
イナを係止するためのＵ形断面の環状要素を構成
することによつて、従来技術に比べてより高い耐
久性を有する燃料ノズルガイドを得ることができ
ることを発見した。Ｕ形断面を有する環状要素の
一方の脚部は熱シールドとして機能し、他方の脚
部は燃料ノズルガイドを燃焼器ライナに支持する
機能を有する。Ｕ形断面を有する環状要素のベー
ス部には冷却空気用の孔が形成されており、この
孔から導かれた冷却空気によつて熱シールド及び
燃料ノズルガイドが常時冷却されるようになつて
いる。熱シールドの内面にはタブが設けられてお
り、このタブによつて熱シールドが冷却空気流れ
を遮断したり弱めたりすることが防止される。

燃料ノズルと燃料ノズルガイドとの間には複数
の溝（スロツト）が設けられており、これによつ
て燃料ノズル及び燃料ノズルガイドに近接した燃
焼領域に面した部分で火炎を停滞させまた局部的
な熱スポツトを生じさせる空所或いはリセスが排
除されるようになつている。

本発明の目的はガスタービンエンジンの環型燃
焼器のための改良された燃料ノズルガイドを提供
することにある。

本発明による環型燃焼器は以下のような特徴を
有している。

(1) 本発明による燃料ノズルガイドによると、燃
料ノズルは燃焼器に対して相対的に運動するこ
とができる。

(2) 燃焼器に対する燃料ノズルガイド及び燃料ノ
ズルの位置に拘らず常に一定の冷却効果が得ら
れる。

(3) 燃焼器に対する燃料ノズルガイド及び燃料ノ
ズルの位置に拘らず常に一定の燃焼用空気流れ
が維持される。

(4) 火炎を停滞させそれにより燃料ノズルガイド
を溶融させ又は破損させる原因となる空所又は
リセス部を除去することによつて、燃料ノズル
が燃料ノズルガイドに取り付けられた部分に隣
接した領域に於ける火炎の停滞が防止される。

以下に添付の図面を参照しつつ本発明をその好
ましい実施例について詳細に説明する。

第１図から第４図に示されているように、本発
明による環型燃焼器は移動可能な燃料ノズルガイ
ド１０と、環型燃焼器１４の前端部に装着された
燃料ノズル１２をシールするための支持構造体と
を含んでいる。環型燃焼器１４はルーバ状に構成
された内側環状ライナ部材１８と同じくルーバ状
に構成された外側環状ライナ部材１６とを含んで
おり、その前端部はドーム形の燃焼器要素２０に
よつて互いに接合されている。燃焼器要素２０は
円周方向に隔置された複数個の孔を有しており、
該孔には同数の燃焼ノズルと付属するシール及び
支持構造体の各々が受入れられている。機械加工
された環状の隔壁部材２２はＵ形断面をしており
且後側フランジ部４８を有する。該後側フランジ
部４８は溶接部２４にて前記孔の一つに配置され
た燃焼器要素２０に突合せ溶接され、かくして燃
料ノズルガイド１０が支持される。燃料ノズルガ
イド１０はスリーブ部材２５を有しており、該ス
リーブ部材２５は半径方向外方に延在する前側フ
ランジ部２６と第二の後側リング要素２８とを担
持しており、該後側リング要素２８は溶接部３０
に沿つてスリーブ部材２５に突合せ溶接されてい
る。燃料ノズルガイド１０の該後側リング要素２
８は隔壁部材２２の後側フランジ部４８から後方
に隔置されており、かくして図示されているよう
に隔壁部材２２が受入れられている。空間５０が
隔壁部材２２の後側フランジ部４８と燃料ノズル
ガイド１０の後側リング要素２８との間に形成さ
れている。燃料ノズルガイドのスリーブ部材２５
は隔壁部材２２の底壁２３から半径方向内方に隔
置されている。

燃料ノズルガイド１０の前側フランジ部２６の
後側面と隔壁部材２２の前側フランジ部４６の前
側面は一対のＨ形のクリツプ３２によつて接合さ
れている。Ｈ形のクリツプ３２は燃料ノズルガイ
ドを固定するだけでなく、燃料ノズルガイドの前
側フランジ部と隔壁部材の前側フランジ部との間
に制御されない空気が流れ込むのを阻止するよう
に機能する。

Ｈ形のクリツプ３２は前側フランジ部２６の一
方の面に溶接されており、これによつて燃料ノズ
ルガイド１０と隔壁部材の前側フランジ部４６が
係止されている。隔壁部材の前側フランジ部４６
にはスロツト３６が設けられており、これによつ
て燃料ノズルガイド１０は半径方向及び円周方向
には移動するが軸線方向の移動については拘束さ
れる。

第１図に示されているように、圧縮機から吐出
された冷却空気は、燃料ノズル１２を取り囲む空
間を経由して燃焼器領域に導入される。後側リン
グ要素２８及び燃料ノズルガイド１０のスリーブ
部材２５によつて空間４０が郭定され、隔壁部材
２２に設けられた孔４２及び４４を通る冷却空気
がこの空間に導かれる。このような空間４０のた
め後側リング要素２８によつて形成される熱シー
ルドが衝突冷却によつて冷却され、更に衝撃を弱
めるために半径方向外方に空気流れが導かれる。
かくして従来技術の渦流ノズルの如き燃料ノズル
の場合に引起こされる空気流れの特性が回避され
る。このような機能は移動可能な燃料ノズルガイ
ドが冷却空気用の孔４２及び４４に対していかな
る位置にあつても発揮される。更に燃料ノズルに
対する孔４２および４４の位置に拘らず、燃料ノ
ズルの出口に近接した領域に於ける化学量論的条
件は不変である。

冷却空気用の孔４２及び４４は以下に説明する
機能を果たすような位置に配置されており、また
その寸法が定められている。

冷却空気孔４４は隔壁部材２２の後側フランジ
部４８の周りに円周方向に隔置されて設けられて
おり、所定量の冷却空気が後側リング要素２８上
に衝突し次いで空間５０内で半径方向外方へ方向
転換し、これによつて燃焼器要素２０の内面をフ
イルム冷却し得るようにその寸法が定められてい
る。

冷却空気孔４２は隔壁部材２２の底壁２３に円
周方向に隔置されて半径方向に設けられており、
冷却空気孔４４から放出された冷却空気流れを強
めるようにその寸法が定められている。特にこの
冷却空気孔４２の寸法は、燃料ノズルガイドのう
ち第２図の矢印５２及び５４によつて示される領
域に於ける半径方向のフイルム冷却を補足するた
めに付加的な冷却空気を供給するように定められ
る。第２図の矢印５２及び５４は燃料ノズルガイ
ドのうちこの付加的冷却空気によつて冷却される
必要がある最大限の領域を示している。

以上の説明より明らかなように、燃料ノズルガ
イド１０は第１図の上方或いは下方のいずれの方
向にも半径方向に運動することが可能であり、こ
れによつて燃料ノズルガイド１０は隔壁部材２２
の底壁２３に当接し得るようになつている。従つ
て燃料ノズルガイド１０が底壁２３に当接するよ
うな極端な場合には、孔４２から流れている冷却
空気は遮断される。従つて、空間５０の間隙は冷
却空気孔４２より放出される冷却空気流れを絞る
働きをすることが理解されよう。燃料ノズルガイ
ド１０が隔壁部材の底壁２３に当接することによ
つて冷却空気流れが遮断されると、同時に燃焼器
の内側面のうち燃焼領域に面する部分の面積も減
少し従つてかかる部分の冷却の必要性も除去され
る。

燃料ノズルによつて燃料が噴霧される燃焼領域
に近接した領域に於て澱みが発生し望ましくない
火炎の停滞が発生することを防止するために、ス
リーブ部材２５の内側面上に複数のスロツト６０
が設けられている。このようなスロツト６０を設
けることによつて、望ましくない火炎の停滞によ
つて金属表面が局部的に加熱されることが防止さ
れる。かかる局部的な熱は金属部材の寿命或いは
耐熱特性に悪影響を及ぼすことがある。圧縮機か
ら流れ出た冷却空気は燃料ノズルを取り囲む空間
に於て該スロツト６０を通過して流れるが、この
スロツト６０は燃料ノズルガイド１０の軸線に対
して傾斜して配置されている。スロツト６０の傾
斜角は、冷却空気がスロツトを通つて燃焼領域に
流入する時その冷却空気に渦流が生ずるように、
しかし燃料ノズルによつて生ずる渦流に与える影
響が最少限に抑えられるように、その大きさが選
定されている。

後側リング要素２８の内面には複数の円周方向
に装着されたスペーサ６２が取付けられている。
このスペーサ６２によつて、後側リング要素２８
が熱変形して空間５０が密閉されることが防止さ
れる。従つてこのスペーサ６２によつて燃焼器要
素２０の燃焼側が常にフイルム冷却されることが
確保される。

以上本発明をその特定の実施例について詳細に
説明したが、本発明はかかる実施例に限定される
ものではなく、本発明の範囲内にて種々の修正及
び省略が可能であることは当業者にとつて明らか
であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による環型燃焼器の部分断面図
である。第２図は本発明による環型燃焼器の一部
分を示す部分断面図である。第３図は第２図の線
３−３に沿つて切断された部分断面図である。第
４図は第２図の線４−４に沿つて切断された部分
断面図である。 １０……燃料ノズルガイド、１２……燃料ノズ
ル、１４……環型燃焼器、１６……外側環状ライ
ナ部材、１８……内側環状ライナ部材、２０……
燃焼器要素、２２……隔壁部材、２３……底壁、
２４……溶接部、２５……スリーブ部材、２６…
…フランジ部、２８……後側リング要素、３０…
…溶接部、３２……クリツプ、３６……スロツ
ト、４０……空間、４２，４４……孔、４６……
前側フランジ部、４８……後側フランジ部、５０
……空間、６０……スロツト、６２……スペー
サ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガスタービンエンジンのための環型燃焼器に
   して、燃焼室を形成する円筒形状の内側ライナ部
   材１８及びそれと同心状に配置された外側ライナ
   部材１６と、前記内側ライナ部材及び前記外側ラ
   イナ部材の前方端部に取付けられ前記前方端部を
   閉じるように形成されたドーム形の燃焼器要素２
   ０と、前記ドーム形の燃焼器要素２０に形成され
   円周方向に隔置された複数の孔内に支持され前記
   孔に対応し且それと同数の燃料ノズルガイド要素
   １０と、前記孔に設けられたＵ形断面を成した環
   状の隔壁部材であつて、前記ドーム形の燃焼器要
   素２０に取付けられた後側フランジ部４８を有す
   る隔壁部材２２と、を有しており、 前記燃料ノズルガイド要素１０は、 前記隔壁部材２２の中央の開口部を貫通して延
   在し且前記隔壁部材２２の底壁２３から隔置され
   たスリーブ部材２５であつて、前記隔壁部材２２
   の前側フランジ部４６の前側面に当接している半
   径方向外方に延在する前側フランジ部２６を有
   し、燃焼器に燃料を供給するための燃料ノズル１
   ２を支持するスリーブ部材と、 前記隔壁部材２２の前記後側フランジ部４８に
   平行に且その間に空間５０が郭定されるように前
   記後側フランジ部４８から隔置されたリング要素
   ２８であつて、前記隔壁部材２２を取り囲むよう
   に前記スリーブ部材の一端であつて前記前側フラ
   ンジ部２６とは反対側の端部に取付けられたリン
   グ要素と、 前記燃料ノズルガイド要素１０が半径方向及び
   円周方向に移動することができるように、前記ス
   リーブ部材２５の前側フランジ部２６の前側面に
   剛固に取り付けられ、前記隔壁部材２２の前側フ
   ランジ部４６を摺動可能に支持するクリツプ装置
   ３２と、 前記燃焼器の外側から前記燃焼器の内側に前記
   燃料ノズルガイド要素１０の周囲を囲むように冷
   却空気を導いて火炎の停滞を防止すべく前記燃料
   ノズル１０に隣接して前記スリーブ部材２５の内
   側面に形成されたスロツト６０と、 前記リング要素２８を冷却するための手段であ
   つて、前記隔壁部材２２の底壁２３及び後側フラ
   ンジ部４８の各々に設けられた孔を含んでおり前
   記燃焼器の外側から冷却空気を前記空間５０に導
   き前記スリーブ部材２５及び前記リング要素２８
   上に該冷却空気を衝突せしめ前記空間５０内に冷
   却空気膜を形成せしめて前記冷却空気を前記燃焼
   器内に排出させるよう構成された手段と、 を含むことを特徴とする環型燃焼器。